Гірко В.С. Нетрадиційні методи створення селекційного матеріалу пшениці

Краткое содержание

МАТЕРIАЛИ I МЕТОДИ ДОСЛIДЖЕНЬ

В рамках iнтрогресивної селекцiї як партнери для схрещування з м’якою пшеницею Triticum aestivum (AuBD) використовували зразки T. monococcum L. (Ab), T. dicoccum (Schrank) Schuebc. (AuB), T. ispahanicum Heslot (AuB), T. turgidum L. (AuBl), T. durum Desf (AuB), T. polonicum L. (AuB), T. timopheevii (Zhuk) Zhuk. (AbG), Aegilops tauschii Coss. (Deu), Ae. cylindrica Host (SD), Ae. triuncialis L. (CCu), Ae. biuncialis Vis. (CuUb), Ae. triaristata Willd (CuUt), Ae. columnaris Zhuk (CuUe), Ae. ovata L. (UM), Ae. recta (Zhuk) Chennat (UMUn), Triticale (ABR), Secale cereale L. (R), Hordeum vulgare L.(H).

При пiдборi модельних сортиментiв м’якої озимої пшеницi в дослiдах по експериментальному мутагенезу виходили з контрастностi використаних сортiв по комплексу господарсько цiнних ознак та їх еколого-географiчного походження, в експериментах по клiтиннiй селекцiї керувалися вiдмiнностями (високий, середнiй, низький) в рiвнях стiйкостi до відповідних лiмiтуючих абiотичних та бiотичних факторiв зовнiшнього середовища.

Дорощування абортивних зародкiв та iнiцiацiя калусогенезу, ембрiоiдогенезу та регенерацiї в культурi незрiлих зародкiв та молодих суцвiть в системах in vitro проводилися на поживних середовищах: MS (Murashige, Scoog 1962), B5 (Gamborg, 1968) з модифiкацiями (Sears, 1982; Staba, 1962; Kao 1975) та iн. по методиках Прилюк (1986), Лукьянюк, Iгнатової (1980), Гiрко та iн (1996).

Для iнiцiацiї суспензiйної культури використовувалися калуси, фрагменти асептично вирощених проросткiв, незрiлi та зрiлi зародки, молодi суцвiття пшеницi (Гiрко, Волощук 1990). При цьому використовувалися поживнi середовища: MS (Murashige, Skoog 1962), SD (Sears, Deckard, 1982) а також B5 (Gamborg, Eveleigh, 1968), Т (Dudits e.a. ,1975), Masuda (Masuda e.a., 1981), SH (Schenck, Hilderbrandt, 1972).

В умовах in vitro використовувались хiмiчнi мутагени: 1.4-бiс-дiазоацетилбутан (ДАБ), N-нiтрозоетилсечовина (НЕС) в дiапазонi концентрацiй 0,01-0,05-0,1%, а також фiзичнi мутагени: гама- (5, 10, 15 Гр) та лазернi випромiнювання 632,8 нм (5 та 10 хв) i 337,1 нм (10 хв), магнiтне (500, 1000, 1500 Е) та електричне (2, 4, 6, 8 кВ) поле, надвисокочастотнi хвилi.

Селективну оцiнку та добiр генотипiв in vitro на рiвнi недиференцiйованих i регенеруючих калусiв, а також в суспензiйнiй культурi клiтин проводили на фонi низьких температур (-8¸-16оС), пiдвищеного вмiсту NaCl, полiетиленглiколю (ПЕГ-6000), манiтолу та Al3+-ЕДТА. Селекцiю по стiйкостi до бiотичних факторiв проводили на фонi культуральних фiльтратiв моноспорових культур патогенiв Pseudocercosporella herpotrichoides, Septoria tritici, Fusarium graminearum.

Моносомний аналiз та визначення плоїдностi проводилося згідно з методикою Кембрiджського унiверситету (Wanige, 1965).

Польовi дослiдження проводили в рамках традицiйної селекцiйної схеми. Напрацювання iнокулюму, створення штучних iнфекцiйних фонiв та облiк iнтенсивностi ураження рослин основними грибними фiтопатогенами проводили за загальноприйнятими методиками (Бабаянц та iн., 1988; Пижикова та iн., 1989; Новожилов та iн., 1988; Григорьев та iн., 1976). Оцiнку морозостiйкостi селекцiйного матерiалу проводили шляхом пiдрахунку рослин, що перезимували в польових умовах, та облiку в процесi проморозки рослин в посiвних ящиках (Кириченко, 1969; Юр’єв, 1958), в рулонах (Дубовий та iн., 1998) та проморозки проросткiв (Самигiн, 1967). Культивування рослин в штучному клiматi проводилося з використанням методик Шалiна та iн. (1985), Животкова, Дубового та iн. (1989). Фенологiчнi спостереження та бiометричнi вимiри елементiв структури врожаю та iнших господарсько корисних ознак проводили з врахуванням вимог УПОВ.

Аналiз експериментальних даних проводився з використанням методiв математико-статистичного аналiзу (Рокицький, 1974; Доспехов, 1985; Урбах, 1963; Литтл, Хиллз, 1981) на ПК Pentium 166 при використаннi аналiтичних програм "StatGraphics», "Statistica 5.0», SPSS та iн.

СИНТЕЗ IНТРОГРЕСИВНИХ ФОРМ

Новiтнi роботи по синтезу нових вiддалених гiбридiв дають можливiсть суттєво розширити межi генетичної мiнливостi, пiдвищити ефективнiсть селекцiї за низкою лiмiтуючих ознак i при постiйному покращеннi ще довго будуть займати провiдне мiсце в наукових стратегiях, спрямованих на вдосконалення рослин. Але, не зважаючи на потенцiйну можливiсть геномiв, хромосом та iндивiдуальних послiдовностей ДНК до дрейфу мiж видами в процесi еволюцiї, геном пшеницi, завдяки еволюцiї є досить збалансована система, захищена кiлькома рiвнями блокування iнтродукцiї чужерiдної спадковостi.

Причому в єдиному ланцюзi закономiрних, послiдовних та взаємопов’язаних перетворень гамет, зародка та тканин гiнецея, найбiльш значущі, в планi прояву несумiсностi, етапи росту пилкових трубок та формування насiння. Саме на подолання цих критичних перiодiв були спрямованi нашi зусилля в процесi пiдвищення ефективностi iнтрогресивної селекцiї.

Несхрещуванiсть, проембрiональнi бар’єри несумiсностi у пшеницi долалась шляхом пiдбору батькiвських компонентів, виявленням генотипiв з високою схрещуванiстю, а також за рахунок використання ефектiв kr-генiв, які впливають на рiст пилкових трубок та ph-генiв, що контролюють спарювання хромосом. Технологiї вирощування iзольованих незрiлих зародкiв на штучних поживних середовищах запобiгали загибелi нежиттєздатних гiбридних зародкiв на постем­брiо­нальних етапах розвитку. Мiкроклональне розмноження при використаннi культури незрiлих зародкiв i культури молодих суцвiть дало змогу рiзко збiльшити кiлькiсть рослин в раннiх репродуктивних поколiннях та забезпечити пiдтримку їх життєздатностi. Подолання стерильностi та карiотипова стабiлiзацiя вiддалених гiбридiв забезпечувалася шляхом використання беккросiв та регулювання рiвня плоїдностi.

Дослiдження Скуригiної (1988), Будашкiної (1977), Дорофєєва (1976), Наскiдашвiлi (1984), Шнайдер (1984) та нашi експерименти констатують значну мiнливiсть як мiж видами, так i в межах виду за рiвнями сумiсностi та свiдчать про те, що успiх схрещування м’якої пшеницi з iншими видами та родами визначається не лише геномною структурою останнiх, але i в значнiй мiрi генотиповими особливостями сортiв м’якої пшеницi та умовами вирощування донорних рослин (рис.1.А-1.Б). Так середнiй рiвень схрещуваностi з сортиментом м’якої пшеницi за багаторiчними даними в наших експериментах для Triticum militinae складає 9,9% при розмаху варiювання показника по окремих комбiнацiях 3,6-22%. Для T. timopheevii цей показник становив 27,8% при значному коливаннi по роках (19,3-40,4%) та комбiнацiях (4,4-44,8%).

Рiвень схрещуваностi T. monococcum з м’якою пшеницею складав 21,1% при незначних коливаннях по роках, в той час, як для окремих комбiнацiй дiапазон схрещуваностi з м’якою пшеницею складав вiд 0,7 до 46,5%. Для широкого сортименту видiв Aegilops виявлено стабiльний по роках рiвень схрещуваностi з м’якою пшеницею (44,0-50,8%) при значнiй середнiй величинi цього показника (46,3%).

Озерненiсть при використаннi за материнський компонент ендемiчних форм в умовах штучного клiмату, як правило, була суттєво нижчою, нiж у польових умовах.